实验8_计数译码显示电路的设计

实验八计数译码显示电路的设计预习内容复习触发器及时序逻辑电路的内容。预习实验的内容，自拟实验步骤和数据表格，完成理论设计，画出原理电路，选择所用元件名称、数量，熟悉元件引脚，手写预习报告。一、实验目的1．掌握中规模集成计数器的功能特点及使用方法。2．掌握使用集成计数器构成任意进制计数器的方法。3．了解并掌握译码器的原理及使用方法。4．了解并掌握数码显示电路的设计方法。二、知识要点1．计数器芯片简介：74LS160、74LS161概述：计数器是一个用以实现计数功能的时序部件。它不仅可用来计脉冲数，还常用作数字系统的定时、分频和数字运算的逻辑功能。计数器种类很多。按材料来分有TTL型及CMOS型，按工作方式来分有同步计数器和异步计数器。根据计数制的不同分为二进制计数器、十进制计数器和N进制计数器。根据计数的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。还有可预置数和可编程功能计数器等等。图8-174LS161引脚图请查找资料填写下表：引脚号引脚功能说明1CLR2CLK3~6A~D7ENP9LOAD10ENT11~14QA~QD15RCO2．计数器使用的2种常用方法：置数法和清零法。（1）清零法：利用清零端CLR’构成电路。若需要实现0～8（即0000～1000）循环计数的功能，当计数输出为Q3Q2Q1Q0=1001时,通过反馈逻辑使CLR’=0，强制计数器输出清零，由于Q3Q2Q1Q0=1001状态只是瞬间出现，故可实现0000～1000循环计数的效果。但是也正是由于Q3Q2Q1Q0=1001状态只是瞬间出现，在一些应用中会导致电路工作不可靠，因此很少采用。（2）置数法：利用预置数端LOAD’构成电路。若需要实现0～8（即0000～1000）循环计数的功能，把计数器输入端D0D1D2D3预接一个数据，如Q3Q2Q1Q0=0000。当计数器计到1000时，通过反馈逻辑使LOAD’=0，则当下一个脉冲到来时，计数器输出端会置数为Q0Q1Q2Q3=0000，实现题目要求。3．译码器HCF4511BEHCF4511BE是BCD/7段数码管译码器/驱动器，请查找相关引脚资料，填写下表。图8-2HCF4511BE引脚图4．七段显示器七段显示器又称数码管，分为共阳极数码管和共阴极数码管2类。图8-3共阳极数码管结构图引脚号引脚功能说明7、1、2、6A～D3LT4BL5LE/STROBE9~15a～g三、实验内容1．N（小于或等于8）进制计数译码显示电路的实现要求画出电路图、分析原理及写出测试结果（状态转换图或测试表格）。画出设计电路。按自己所设计电路连接实际电路，测试电路结果，要求可以实现数码管从0到N-1循环计数。观察并记录测试结果。（状态转换图或测试表格）四、实验要求要求按实验内容自行设计电路。在实验装置中完成N进制计数器的连接和测试，测试方法及记录表格自行设计。五、思考题1．参考共阳极数码管结构图，画出共阴极数码管的结构图。2．数码管在实际使用当中是否需要接限流电阻？为什么？3．查阅数据手册简单说明74LS47、74LS48与HCF4511BE芯片的区别。六、报告要求1．写出设计思路和设计过程。2．画出设计电路图3．记录实验测试结果。4．列出元器件清单。5．回答思考题。6．进行实验总结。附件1：用74LS161来控制六进制输出1）161系列计数器简介同步四位二进制计数器74LS161的介绍161是可预置、可保持同步的四位二进制加法计数器。161有TTL系列中的54/74161、54/74LS161和54/74/F161以及CMOS系列中的54/74HC161、54/74HCT161等。图中是161的外引脚排列图。表中是161的逻辑功能表。其逻辑功能是（1）清0当清0端Rd=0时，使计数器清0，即使QaQbQcQd=0000。置数当预置端Ld=0，而Rd=1时，在置数输入端A、B、C和D预置某个外加数。（2）当CP上升沿到达时，可将数据A、B、C、D送到相应触发器输入端，使QaQbQcQd=ABCD，完成置数功能。（3）计数当Rd=Ld=Ep=Et=1时，输入计数脉冲CP，电路状态二进制自然序依次递增1，直到QdQcQbQa=1111时，进位输出端RCO输出高电平进位信号RCO=1。（4）保持当Rd=Ld=1，同时使能端Ep或Et中有一个为0时，无论有计数脉冲CP送入，计数器状态均不会发生变化。利用一片161和一个非门，就可以构成N〈=16的任意进制计数器，利用多片161可以在不增加外部器件的条件下，构成同步多级二进制计数器。表1-2同步四位计数器74LS161功能表输入输出CPRd非Ld非EpEtABCDQaQbQcQd×0×××××××0000↑10××ABCDABCD×110×××××保持×11×0××××保持↑1111××××计数2）要想实现六进制计数，需在74LS161芯片的12、13脚（输出）与1脚（Rd非）之间接一个与非门（如图1-3所示），当控制器有CP信号输入时，芯片就能自动判断输出信号是否等于0110，当等于0110时，管脚Rd（非）就会自动清零，然后信号就会从0000开始从新输入，这就是用反馈清零法来实现六进制计数，Rd1CP2A3B4C5D6Ep7GND8Ld9Et10Qd11Qc12Qb13Qa14RCO15VCC1674LS161123图1-3